人造板及其制品甲醛释放原因及对策分析

刘文格 内蒙古自治区产品质量检验研究院

1 前言

人造板是一种以木材或植物纤维作为制作原料，经由机械加工、化学处理将材料分离，再通过施加胶粘剂、采取热压工艺制造成型的板材，分为细木工板、中密度纤维板、实木复合地板等多种类型，在建筑装饰领域具有广泛应用价值。但由于板材在制作过程中需使用到胶粘剂，易在胶粘剂合成、热压处理、贮存以及使用等环节释放大量甲醛，对于人体皮肤黏膜产生直接刺激，甚至会引发慢性中毒与癌变，严重威胁到人体健康，因此需严格依据GB 18580—2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》规定进行甲醛释放量控制，提升人造板材成品质量、改善居住环境污染问题。

2 甲醛释放的原因分析

2.1 材料本身质量

不同人造板选用的树种及木材类型存在一定差异，木质原料密度将直接影响到人造板的化学组成，通常选用低密度木质材料制造的人造板的甲醛释放量远超过使用密度高材料制造的人造板。以刨花板为例，桦木原料的甲醛释放量约为云杉原料的1.2倍，而云杉原料的甲醛释放量约为栎木原料的1.1倍。同时，人造板制作原料的树皮含量也将造成甲醛释放量的差异，树皮含量高的木材的甲醛释放量较低，例如云杉、松木两种木材的甲醛释放量远低于桦树木材[1]。

2.2 胶粘剂

在人造板生产环节常选用脲醛树脂胶作为胶粘剂，脲醛树脂胶具有原料丰富、易于取材、价格低廉、工艺简单、胶合性能好等特征，因此常被应用于人造板的制作与生产环节。脲醛树脂胶的主要成分为甲醛和尿素，在生产原料制作过程中需使用到甲醛，因此在制作过程中的甲醛使用量将影响到人造板的甲醛释放量。

2.3 制造工艺

在制造人造板的过程中需使用到热压工艺，热压温度、热压时间等工艺指标将直接到甲醛释放量，通常热压温度越低、热压时间越短，则人造板的甲醛释放量越高。同时，人造板的内部湿度、含水率也将影响到热压工艺的应用效果，当板材内部湿度较高时，将使胶粘剂的水解速度加快，在较高热压温度条件下致使胶粘剂水解形成游离甲醛。例如在刨花施胶后，人造板内部含水率将扩大至原来的1倍，经由热压工艺处理后将使板材的甲醛释放量增至原有的3倍，并且在最终成板环节使甲醛释放量扩大2倍[2]。

2.4 成品堆放环境

成品堆放环境和堆放方式也将影响到人造板的甲醛释放量，经由冷却处理后堆放的成品其甲醛释放量将降低40%左右。同时，成品堆放环境的温湿度、光照条件、风化作用、酸碱度等指标均会影响到甲醛释放量，即使人造板内部已实现完全固化的树脂也可能因降解而释放甲醛。通常成品堆放环境的温度每上升5°C～8°C，成品板材的甲醛释放量将增大1 倍；环境湿度每增加10%～12%，成品板材释放出的甲醛浓度含量将增加5%～20%。此外，诸如高负载、负压等环境指标均会影响到人造板释放出的甲醛浓度与释放速度。

3 不同材料甲醛释放量的影响因素及改善对策

3.1 不同材料甲醛释放量的影响因素

将细木工板作为研究对象，针对人造板材甲醛释放量的影响因素进行比较分析。

3.1.1 环境温湿度

选用气候箱法测定细木工板的甲醛释放量，在保持室内湿度恒定的条件下，当使用环境温度在15°C～21°C 时，甲醛释放量呈现出缓慢上升趋势；当使用环境温度为21°C～30°C 时，甲醛释放量呈快速增加趋势。从中可以看出，伴随温度的升高，甲醛分子的热运动速率随之增大，将加快有机物分子与游离甲醛的分解与释放速度，并且加快胶粘剂的分解，由此释放出大量甲醛。在保持温度恒定的情况下，当使用环境湿度为0～50%时，甲醛释放量呈缓慢增长趋势；当环境湿度超过50%时，甲醛释放量开始迅速提升。从中可以看出，伴随环境湿度的增大，将影响到甲醛分子的迁移与扩散速率，由于水蒸气呈弱酸性，将与胶粘剂中的游离二甲醇低聚物发生反应，生成甲醛，由此导致甲醛释放量增加。

3.1.2 空气置换率

利用气候箱法进行甲醛释放量测定，判断空气置换率与甲醛释放量间的关系。当空气置换率为0～1时，甲醛释放量呈迅速下降趋势；当空气置换率增至1～5 范围内时，甲醛释放量的下降速率减缓。从中可以看出，伴随空气置换率的升高，细木工板表面的高浓度甲醛将伴随新鲜空气流动被置换，促使室内环境中的甲醛浓度含量减少，并维持低平衡浓度，因此可通过增加环境通风量有效加快甲醛分子的迁移和扩散。

3.1.3 板坯质量

在保持使用环境温湿度、空气置换率相同的情况下，针对细木工板板坯质量与甲醛释放量间的关系进行分析。选用高密度板材制成的细木工板的甲醛释放量相对较低，使用含甲醛分子量少的胶粘剂同样能够降低甲醛释放量，并且通过提高热压温度、延长热压时间等处理方式，也能够有效降低甲醛释放量。从中可以看出，板坯质量对于最终成品的甲醛释放量具有直接影响，因此需在原料选择、加工工艺处理方面进行改进优化。

3.2 关于调节与控制甲醛释放量的具体对策

3.2.1 环境温湿度控制

由于环境温湿度是影响人造板甲醛释放量的主要指标之一，因此为保障人造板使用过程的安全性，需针对不同类型人造板材使用环境的温度与湿度指标进行调节。例如在使用细木工板、中密度纤维板、实木复合地板时，需将环境温度控制在24°C以下，确保环境湿度不超过40%；在使用强化复合地板时，需将环境温度控制在24°C 以下，环境湿度控制在45%以内；在使用刨花板时，需将环境温度控制在24°C 以内，环境湿度不超过50%。同时在建筑室内装修施工环节，宜优先选择在秋、冬两季安排人员进行施工作业，借此有效克服因环境温度较高、湿度较大引发的人造板甲醛释放量超标问题。

3.2.2 空气流通控制

保持空气流通是降低室内人造板释放甲醛浓度含量的有效措施，因此针对普通居民住宅建筑物，可在使用人造板后采取开窗通风的方式稀释室内甲醛含量，减少室内空气污染对人体健康造成的威胁。针对密闭的室内空间或室外空气质量不佳的场所，可通过安装新风系统维持室内空气流通，借助专用设备由一侧向室内送入新风、再由另外一侧将室内空气排出，借此改善室内空气品质，依托新风流动场降低甲醛浓度。

3.2.3 原料质量改进

首先针对木质原料进行改进处理，考虑到木料板材的甲醛释放量取决于木质原料密度、树皮含量等指标，因此在选材环节宜选用松木、杉木等密度较大的树种，增加生产原料中树皮粉的使用量，并且可以适当掺入一定量的淀粉，既有助于在人造板加工环节减少木材孔隙的渗胶量、提高胶合强度，同时淀粉中的部分成分可与游离甲醛发生反应，对脲醛树脂胶改性，借此有效降低人造板释放的甲醛含量。

其次针对胶粘剂进行改进处理，由于胶粘剂主要由树脂材料制成，胶粘剂的摩尔比与游离甲醛含量成正比，因此可通过调节甲醛、尿素的摩尔比有效降低人造板释放的甲醛浓度，宜选用低摩尔比的脲醛树脂胶进行胶粘剂的制备。但与此同时需注意的是，当胶粘剂的摩尔比过低时，将削弱人造板的胶合强度，导致脲醛树脂胶贮存稳定性较差、树脂固化时间延长，并且胶液的初粘性、耐老化性与耐水性均呈现出不同程度的下降，因此需在保证人造板质量的基础上控制好脲醛树脂胶的摩尔比。

最后是使用甲醛捕捉剂，甲醛捕捉剂能够与游离甲醛发生化学反应，在粘度、pH值、水溶混性等性能指标上可与脲醛树脂胶实现良好匹配，并且不会影响到人造板的物理力学性能。例如在施胶前，可选取三聚氰胺或间苯二酚添加在胶料中，此类助剂能够在使用热压工艺环节与热压处理后与游离甲醛发生反应，使得最终制成的人造板的甲醛释放量降低；同时，还可以选取20%聚醋酸乙烯添加在树脂胶中，可使甲醛释放量同比减少60%～90%。

3.2.4 其他工艺措施

针对人造板的制造工艺进行优化，可从以下三个层面入手。

其一是针对胶粘剂的合成工艺进行优化，考虑到在胶粘剂合成初期尿素、甲醛间的摩尔比较高，对此可采取多次投料法实现工艺优化，通过在胶粘剂后续合成过程中多次添加尿素，并且控制好摩尔比、保证成胶质量，使尿素与甲醛充分发生化学反应，有效降低树脂胶中的游离甲醛含量。

其二是针对人造板的热压工艺进行优化，考虑到甲醛具有极易溶于水的化学性质，伴随水的挥发能够有效降低甲醛浓度，因此在采用热压工艺时可适当增加热压温度、延长热压时间，便于促进板材水分的充分挥发；同时，板坯的含水率与板材甲醛含量成正比，当板坯含水率越高时，板材经由热压处理后的水分挥发量越大，板材的游离甲醛含量越低，因此可在板坯制作环节控制好含水率指标，在热压前、后采取淋水处理的方式提高成型板坯的含水率，借此实现对板材中游离甲醛含量的有效控制。

其三是优化成板的后期处理工艺，针对已成型板材进行二次加工，例如选用三聚氰胺、间苯二酚、聚醋酸乙烯等甲醛捕捉剂或光触媒涂抹在板材表面，使助剂、化学物质与游离甲醛发生化学反应，降低甲醛释放量；再如选用薄板贴面、涂油漆等方式进行板材饰面的封闭处理，防止面层的游离甲醛渗漏，并且将经由饰面处理后的人造板材置于空旷室外场所，通过通风处理稀释板材中的游离甲醛含量，借助后期处理克服甲醛污染问题。

此外，为最大限度降低甲醛释放对人体健康造成的威胁，还应采取配套空气净化措施，例如基于物理吸附原理选用活性炭、沸石、硅藻泥等疏松多孔、比表面积大的材料置于人造板周围，并控制好室内温湿度条件，防止因环境变化影响到吸附材料性能的发挥，避免产生二次污染；再如基于催化原理选用催化剂与甲醛发生光化学反应，实现对甲醛的有效降解；还可以运用离子化法，通过电离离子实现对甲醛的氧化分解，并针对生成的臭氧配置相应的吸附回收装置，避免对人体健康造成威胁。

4 结束语

总体来看，环境温湿度、空气置换率与板坯质量均会影响到人造板的甲醛释放量，为降低室内装修环节与后续人造板使用过程中的甲 醛释放量，可通过选用高密度木材、低摩尔比胶粘剂、提高热压温度、延长热压时间、增加板坯含水率等方式实现对制作原料与工艺的改进优化，配合二次加工、促进空气流通、采取空气净化技术等措施，更好地降低人造板的甲醛释放量，维护人体健康。